復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護設(shè)計及施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

曹宇峰

摘要：近年來，我國的城市化進程有了很大進展，城市建筑工程建設(shè)越來越多。深基坑工程的支護設(shè)計和施工是深基坑工程能否順利建造的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，在地下水位高的粉土粉砂易塌地層和周邊環(huán)境復(fù)雜條件下確定適宜的深基坑支護形式以確保基坑及周邊環(huán)境安全顯得尤為必要?；诖?，本文首先分析了支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，其次探討了施工關(guān)鍵工藝，以供參考。

關(guān)鍵詞：粉土粉砂;深基坑;支護設(shè)計

引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市人口密度的不斷增加，城市有限土地資源供應(yīng)越來越緊張，高效開發(fā)和利用地底下的空間，是新時代城市規(guī)劃建設(shè)的重要研究、發(fā)展方向。開發(fā)地底下的空間，興建地下工程，就涉及深基坑工程，而深基坑工程中基坑支護的選型直接影響工程經(jīng)濟效益、施工進度、施工安全及周邊環(huán)境的安全。

1支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1設(shè)計難點

（1）基坑周邊均為市政主干道，管線較多，西側(cè)存在既有建筑物，基坑支護等級為一級，對土體變形要求嚴(yán)格。（2）勘察資料顯示，基坑開挖深度范圍內(nèi)填土層及淤泥層較厚，部分地段其厚度達16.3m，土層工程力學(xué)性質(zhì)不良，自穩(wěn)能力極差，易受擾動。（3）地下水豐富且埋深較淺，滲流穩(wěn)定性差，地下水控制較難。

1.2深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則及計算方法

深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計主要以破壞后果嚴(yán)重程度，將支護結(jié)構(gòu)劃分為三個安全等級。對于支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形，對基坑周邊環(huán)境及地下室結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重的安全等級定性為一級，破壞結(jié)果與影響一般的安全等級定性為二級，破壞結(jié)果與影響不嚴(yán)重的安全等級定性為三級。深基坑支護結(jié)構(gòu)一般采用承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)進行設(shè)計與驗算。目前主要采用有限元法進行深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，這種方法可以有效的計入施工過程各種因素的影響，并在確保深基坑支護結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的情況下，將支護結(jié)構(gòu)最大限度進行優(yōu)化，讓整改深基坑支護結(jié)構(gòu)更加合理與經(jīng)濟。

1.3深基坑工程支護結(jié)構(gòu)體系選型

鑒于基坑四周均有建（構(gòu)）筑物，環(huán)境較復(fù)雜，結(jié)合基坑大小、開挖深度，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，施工設(shè)備、技術(shù)條件和季節(jié)氣候等綜合條件，以及支護結(jié)構(gòu)體系施工造價等因素，經(jīng)過比選、優(yōu)化，最終選定SMW工法樁+局部內(nèi)支撐支護方案，具體比選方案如下：（1）放坡開挖：優(yōu)勢是造價低，施工便捷、進度快;劣勢是開挖土方量較大，穩(wěn)定性和安全性差;適用于場地開闊，土層較好，周圍無建（構(gòu)）筑物、地下管線等，安全等級三級的基坑，一般放坡高度≤5m。本項目場地、土層、周圍環(huán)境、基坑深度均不滿足，不選用。（2）土釘墻：優(yōu)勢是造價低，施工便捷、穩(wěn)定可靠;劣勢是土質(zhì)要求高，工期緊需投入較多設(shè)備;適用于非軟土土質(zhì)，安全等級二、三級的基坑，基坑潛在滑動、場內(nèi)有建（構(gòu)）筑物和重要地下管線不適用;項目場內(nèi)四周有建（構(gòu)）筑物不滿足，不選用。（3）重力式水泥土擋墻：優(yōu)勢是造價低，施工較方便、進度較快;劣勢是穩(wěn)定性和安全性較差;適用于淤泥質(zhì)土，基坑深度≤7m，安全等級二、三級的基坑;本項目土層地質(zhì)不滿足，不選用。（4）拉伸鋼板樁：優(yōu)勢是二次利用率高，造價較低，施工方便，工期短;劣勢是擋水性較差，懸臂抗彎能力較弱，開挖后變形較大;適用于懸臂支護<4m，安全等級二、三級的基坑，懸臂支護≥4m需設(shè)置內(nèi)支撐，下部嵌固端需進入穩(wěn)定土層，否則容易傾覆;本項目基坑深度、擋水性及四周環(huán)境均不滿足，不選用。（5）SMW工法樁：優(yōu)勢是施工噪聲小，安全性和穩(wěn)定性好，防水與支護相結(jié)合，H型鋼可回收降低造價;劣勢是較深的基坑需配合多道錨索或內(nèi)支撐;適用于軟土和地下水較豐富場地，安全等級一、二級的基坑。凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用，沿海區(qū)域或地下室豐富的區(qū)域使用較多。因為本項目土質(zhì)、水位、周圍環(huán)境等均適用，且H型鋼可回收，造價相對排樁和連續(xù)墻較低，所以選用。

2施工關(guān)鍵工藝

2.1施工準(zhǔn)備階段

樁基礎(chǔ)工程的施工前，需要先對其施工場地加以全方位的勘察探測，為制訂施工方案提供重要信息數(shù)據(jù)，同時也為成樁質(zhì)量的把控提供有力的保障。在施工作業(yè)前需要選取適宜的施工設(shè)備，并進行工藝試樁。由于高層建筑體的樁基礎(chǔ)一般為密集的群樁，所以，在成樁機械設(shè)備入場前，需要認(rèn)真落實好現(xiàn)場準(zhǔn)備工作，保證施工場地足夠平整。此外，在施工準(zhǔn)備階段，還需要落實好沉樁階段的工作，尤其是在灌注樁成樁環(huán)節(jié)，成孔以后再進行鋼筋籠的放置，然后澆筑混凝土，以此形成灌注樁。

2.2內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工

施工混凝土內(nèi)支撐時，先將基坑土體開挖至某道內(nèi)支撐梁設(shè)計底標(biāo)高以上10cm位置，然后采用人工方法清除支撐梁范圍內(nèi)的土體至支撐梁底標(biāo)高以下2cm處。此時人工整平梁底部區(qū)域再行支撐底模板和側(cè)模板，底模板和側(cè)模板均采用1.5cm厚的竹膠板，側(cè)模需要再采用鋼管斜撐和對拉螺栓進行加固處理。在標(biāo)高放樣時，還需要進行起拱預(yù)拋高，這是因為混凝土梁在自重作用下會產(chǎn)生下沉，起拱預(yù)拋高形成類似預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)抵消拆模后的下沉，增強其穩(wěn)定性。圍檁與內(nèi)支撐、地下連續(xù)墻可靠連接，采用吊筋將圍檁與地下連續(xù)墻連接，內(nèi)支撐在格構(gòu)柱節(jié)點處進行加腋，格構(gòu)柱在梁底增加承托板，保證支撐梁受力均衡。

2.3管理原因

熟悉設(shè)計檢查制度、技術(shù)審批制度、安全教育制度、技術(shù)檢查驗收制度、材料檢查制度等實施前的制度，與深基坑支護結(jié)構(gòu)的安全性密切相關(guān)。如果基坑暴露時間過長，基坑外附加荷載、堆載過多，坑外土體裂縫沒有及時處理，雨季排水不好，現(xiàn)場安全措施針對性差，執(zhí)行操作人員安全自我防護意識不強，特殊操作人員操作資格未嚴(yán)格控制，都會破壞基坑的安全性與穩(wěn)定性。

結(jié)語

綜上所述，高層建筑基礎(chǔ)埋深較大，施工面積廣，基坑開挖的土方工程量較大，對施工技術(shù)要求十分嚴(yán)格，因此，選擇合理的開挖及支護方案，是保證基坑工程安全質(zhì)量的重中之重。建設(shè)單位要結(jié)合工程實際，加大對深基坑支護技術(shù)的研究和應(yīng)用，確保建筑工程項目建設(shè)質(zhì)量和施工進度，促進建筑行業(yè)的有序發(fā)展。

參考文獻：

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[2]李娜.超高層建筑深基坑支護設(shè)計優(yōu)化[J].工程與建設(shè)，2016，30（3）：384-386.